額定電壓1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)電力電纜收縮試驗檢測技術(shù)

檢測原理
收縮試驗旨在評估電纜絕緣和護套材料在受熱條件下因內(nèi)部應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的不可逆縱向尺寸收縮行為。其科學(xué)依據(jù)在于，電纜聚合物材料在擠出加工過程中，分子鏈受拉伸、剪切作用被取向并凍結(jié)于非平衡態(tài)，儲存了內(nèi)應(yīng)力。當材料被重新加熱至特定溫度（如低于結(jié)晶熔點的退火溫度）時，鏈段活動能力增強，被凍結(jié)的取向分子鏈趨于解取向，恢復(fù)到更穩(wěn)定的卷曲狀態(tài)，宏觀上表現(xiàn)為試樣沿長度方向發(fā)生收縮。過度的縱向收縮會暴露出導(dǎo)體或?qū)е逻B接件機械應(yīng)力集中，嚴重危害電纜線路的電氣安全與機械完整性。本試驗通過精確控制加熱溫度、時間及冷卻過程，量化這一收縮率，以評判材料加工工藝的穩(wěn)定性及成品電纜的長期運行可靠性。

檢測項目

1. 絕緣收縮試驗：核心檢測項目，評估電纜主絕緣層在熱作用下的縱向收縮率，防止因絕緣回縮導(dǎo)致導(dǎo)體局部裸露。

2. 護套收縮試驗：評估外護套材料的收縮性能，防止因護套過度收縮影響電纜的機械保護性能或安裝于密閉管道時的卡塞風險。

3. 老化后收縮試驗：將試樣經(jīng)過特定條件（如熱老化、濕熱老化）處理后再進行收縮測試，評估材料在長期使用后抗收縮性能的穩(wěn)定性。

檢測范圍
該檢測廣泛應(yīng)用于：

• 電力行業(yè)：發(fā)電、輸配電系統(tǒng)中額定電壓1kV與3kV的輸配電電纜、變電站用電纜。

• 工業(yè)領(lǐng)域：工礦企業(yè)（如冶金、化工、礦山）用動力電纜、控制電纜，特別是環(huán)境溫度較高或存在熱源場所。

• 建筑工程：建筑樓宇、軌道交通、機場港口等設(shè)施的干線供電與末端配電電纜。

• 新能源領(lǐng)域：光伏電站、風電場集電線路用中低壓電纜。

• 船舶及海上平臺：船用電纜、海上石油平臺用電纜，需考慮高溫高濕環(huán)境的影響。

檢測標準
國內(nèi)標準：

• GB/T 2951.13：等同采用IEC 60811-1-3，詳細規(guī)定了電纜絕緣和護套材料收縮試驗的方法，包括試樣制備、加熱條件（通常為空氣烘箱，溫度依據(jù)材料類型設(shè)定，如PE、XLPE為130±3℃，PVC為80±2℃或100±2℃，具體參照相關(guān)電纜標準）、保溫時間（如1h、4h）、冷卻及測量程序。這是國內(nèi)核心的檢測依據(jù)。

• GB/T 12706.1（額定電壓1kV到35kV擠包絕緣電力電纜及附件）等電纜產(chǎn)品標準中，引用了GB/T 2951.13的試驗方法，并規(guī)定了具體的合格判據(jù)（如絕緣收縮率一般要求不大于4%）。

/國外標準：

• IEC 60811-1-3：電工委員會標準，與GB/T 2951.13技術(shù)內(nèi)容一致。

• EN 60811-1-3：歐洲標準，等同采用IEC 60811-1-3。

• ASTM D2671：美國材料與試驗協(xié)會標準，方法原理相似，但在試樣尺寸、加熱介質(zhì)（可能使用液體浴）、具體溫度和時間上可能存在差異。

對比分析：
IEC/GB/T系列標準與ASTM標準在核心原理上一致，均通過加熱測量長度變化。主要差異體現(xiàn)在細節(jié)：IEC/GB/T系列通常規(guī)定使用空氣烘箱，試樣長度標記為L0，加熱后測量殘余長度L1；而ASTM D2671可能允許使用液體浴，并對試樣制備和標記有特定要求。合格判據(jù)需遵循具體電纜產(chǎn)品標準（如IEC 60502-1, GB/T 12706.1）的規(guī)定。檢測時需明確依據(jù)的產(chǎn)品標準及其引用的試驗方法標準。

檢測方法

1. 試樣制備：從成品電纜上截取規(guī)定長度的絕緣線芯或護套試樣（如100mm ± 5mm），小心剝離，確保兩端平整，無損傷。

2. 標記：在試樣中部標記兩條平行的基準線，間距L0（初始標距，通常為50mm ± 0.5mm），標記工具需精細以確保精度。

3. 加熱處理：

   • 將試樣無張力地置于預(yù)熱至規(guī)定溫度（如PE/XLPE: 130±3℃）的空氣烘箱內(nèi)金屬架上。

   • 確保試樣與烘箱內(nèi)壁、其他試樣及加熱元件有足夠距離，保證空氣流通。

   • 嚴格按標準規(guī)定保溫（如1小時），計時從烘箱恢復(fù)至設(shè)定溫度開始。

4. 冷卻與測量：

   • 加熱結(jié)束后，取出試樣在室溫下冷卻至室溫，冷卻過程中避免人為拉伸或擠壓。

   • 使用精度不低于0.5mm的量具（如游標卡尺）測量兩條基準線間的終距離L1。

5. 計算：按公式計算收縮率：ε = [(L0 - L1) / L0] × 。

檢測儀器

1. 精密空氣烘箱：

   • 技術(shù)特點：強制對流式以確保溫度均勻性（通常要求控溫精度±1℃，均勻性±2℃）；內(nèi)膽由耐腐蝕、無污染材料制成；具備超溫保護功能；數(shù)字PID溫控系統(tǒng)，可編程控制升溫、保溫、冷卻過程。

2. 試樣標記裝置：

   • 技術(shù)特點：可精確固定試樣并劃出平行、清晰的標記線，確保標距L0的準確性?？赡馨瑢Ｓ脛澒P或切割工具。

3. 長度測量設(shè)備：

   • 技術(shù)特點：通常使用數(shù)顯游標卡尺或測量顯微鏡，分辨率至少0.01mm，量程滿足試樣測量需求。設(shè)備需定期校準。

4. 試樣制備工具：

   • 技術(shù)特點：包括精密切割機（切口平整）、剝皮工具（避免損傷絕緣/護套內(nèi)表面）等。

結(jié)果分析

1. 分析方法：

   • 單次測量計算：對每個試樣計算其收縮率。

   • 平均值與極差：通常要求測試多個試樣（如3個），計算平均收縮率和極差，以評估結(jié)果的重復(fù)性和材料的均勻性。

2. 評判標準：

   • 直接判據(jù)：將計算出的平均收縮率與具體電纜產(chǎn)品標準（如GB/T 12706.1）中規(guī)定的大允許收縮率（例如，對于HDPE絕緣，收縮率不大于3%；對于XLPE絕緣，常見要求不大于4%）進行比較。若平均值不超過限值，則判定為合格。

   • 過程一致性判據(jù)：檢查試驗過程是否嚴格遵循標準（如GB/T 2951.13）規(guī)定的所有步驟，包括溫度、時間、試樣處理等。

   • 異常結(jié)果分析：若收縮率超標，需分析原因：材料本身問題（如聚合物類型、添加劑、混煉不均）、加工工藝不當（如擠出溫度、冷卻速率控制不佳導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力過大）、或試驗操作誤差（如溫度不準、標記或測量錯誤）。對于接近臨界值或離散性大的結(jié)果，應(yīng)增加試樣數(shù)量進行復(fù)測確認。

試驗報告應(yīng)清晰記錄試樣描述、試驗條件、原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果、評判結(jié)論以及任何觀察到的異?，F(xiàn)象。